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哺乳动物怀孕的秘诀之一:精准调控胚胎产生的炎症反应

Nature自然科研 2018-02-21 21:59:18 阅读:

胚胎在形成的最初几天里会遭到炎症攻击,但是做些“小动作”便能够使胚胎植入子宫。

人类、犬和其它约4,000种胎盘哺乳动物的一大特点是其胚胎能够长时间在母体内发育。这种重要的演化适应保证了体积较大的大脑有足够的时间发育。现在,一项有关怀孕早期(胚胎植入子宫)基因表达的研究表明,胎盘哺乳动物演化出了将对胚胎的炎症攻击转化为优势的能力。

哺乳动物怀孕的秘诀之一:精准调控胚胎产生的炎症反应

胚胎在怀孕早期必须应对来自母体的炎症反应。

图片来源:Yukihiro Fukuda/NPL

“胚胎植入看上去就像炎症,因为它就来自炎症。”耶鲁大学的演化生物学家Arun Chavan说。他于1月5日在旧金山举办的综合与比较生物学学会会议上报告了这些发现。“我们开展这项研究是为了探究胚胎植入过程为什么变成现在这样。”

演化生物学家认为古代哺乳动物下蛋,就像今天的鸭嘴兽那样。有袋类动物,包括负鼠和袋鼠,进化得较晚:它们的胚胎从母体内一个有壳的卵中孵化出来,不久排出体外。但是最初的孵化似乎激活了免疫系统。在去年7月《美国国家科学院学报》发表的一篇报告中,Chavan及同事表明当负鼠胚胎离开卵并附着在子宫内膜上时,一系列炎症基因被激活。先前对胎盘哺乳动物的研究也发现了胚胎植入子宫过程中的免疫反应信号。

但是在胎盘哺乳动物中,胚胎并不是简单地附着在子宫内。它侵入组织,破坏子宫内膜,触发大量炎症蛋白。在感染或受伤的情况下,这些蛋白质通常会攻击入侵者并修复伤口。虽然其中一些蛋白质对刚刚形成的生命不利,但是研究认为炎症对胚胎来说是不可或缺的。比如,女性在怀孕早期服用抗炎症药物,会增加其流产风险,因为胚胎无法成功植入子宫。生殖生物学家称炎症的某些方面,比如新血管的生长,有利于发育中的胚胎获得所需的氧气和营养。

直面攻击

为了弄清胎盘哺乳动物如何在怀孕早期抵抗蛋白质的攻击,Chavan分析了三种物种的炎症反应:兔子、犰狳和马岛猬。白介素-17是一种炎症蛋白,在负鼠中具有较高平,但在胎盘哺乳动物中却似乎失活——就好像是被关闭了。这种蛋白通常会招募白血细胞,白血细胞能够消化入侵者或用酶破坏它们。Chavan说:“重要的一点是在它们损害胚胎前将它们关闭。”

他的初步研究发现,胎盘哺乳动物子宫内膜上的细胞能抑制白介素-17的产生。炎症反应的其它方面则在怀孕后期逐渐消退,不过人们还不清楚其中的原因。研究表明胎盘哺乳动物在孕期有精准调控的炎症反应,它在适当的时候被激活或被抑制。耶鲁大学演化生物学家、上述研究的高级研究员Gunter Wagner说:“哺乳动物有办法保留炎症过程中对胚胎有利的一面,而阻止不利的一面。”

耶鲁大学的生殖免疫学家Gil Mor认为这些发现很有趣。他希望他们能够做详细研究,最终帮助临床医护人员减少流产并帮助做试管婴儿的女性提高胚胎植入率。虽然炎症看上去是胚胎植入过程的必要部分,但是它仍是中期和晚期妊娠流产和早产的主要原因。“我们需要找到可以将促炎状态转变为抗炎状态的方法,帮助女性保住她们的孩子。”Mor说。

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